Koe uusi yle.fi

CERNin pääjohtaja: Ilman tietoa maailmankaikkeudesta on vaikea ymmärtää, miksi olemme täällä

Suomalainen tutkimus ja teknologia ovat vahvasti mukana Euroopan hiukkasfysiikan tutkimuskeskus CERNissä. Nyt edessä on uusi teknologiahyppy kohti tehokkaampaa tutkimusta.

alkeishiukkaset
Hiukkaskiihdytin tunnelissa.
Näkymä suuresta hadronitörmäyttimestä Euroopan hiukkasfysiikan tutkimuskeskuksessa Cernissä.Martial Trezzini / EPA

Euroopan hiukkasfysiikan tutkimuskeskus CERNiä (siirryt toiseen palveluun) johtaa nykyään italiainen Fabiola Gianotti. Pääjohtaja on Suomessa lujittamassa yhteistyötä suomalaisen tutkimuksen kanssa. Tärkeä tavoite on myös saada suomalainen tutkimuslaitteita valmistava teollisuus mukaan kehittämään uutta hiukkaskiihdytintä.

Sveitsin ja Ranskan rajalla toimivan CERNin nykyinen hiukkaskiihdytin otettiin käyttöön vuonna 2010. Törmäyttämällä kovalla vauhdilla vastakkain kaksi protonisuihkua onnistuttiin löytämään Higgsin hiukkanen vuonna 2013.

– Sen merkitys on siinä, että ymmärrämme, miksi me olemme täällä maailmassa, sillä jos hiukkasta ei olisi, atomit eivät materiassa kiinnittyisi toisiinsa eikä meitä silloin ei olisi. Ihmiskunnalle olisi siis hyvin tärkeää ymmärtää tämä seikka. Tietoisuus on hyvin tärkeä osa ihmisyyttä ja älykkäinä olentoina pyrimme laajentamaan tietoisuuden rajoja, sanoo Fabiola Gianotti.

Niille, joille alkeishiukkaset ja niiden tutkiminen on vierasta, Gianotti etsii nopeasti esimerkin käytännön sovelluksista, joita tutkimus on mahdollistanut.

En tiedä montaakaan seikkaa, jotka ovat yhtä kaukana arkitodellisuudesta kuin kvanttimekaniikka ja yleinen painovoima.

Fabiola Gianotti, CERNin pääjohtaja

– Niitä on monta. Suurin vaikutus yhteiskunnalle on ehkä world wide web, se kehitettiin CERNissä. Aluksi se oli vain tarkoitettu tutkijoiden tiedonvaihtoon laboratorioissa, mutta muuntui koko yhteiskunnan käyttöön.

– Lääketieteellisiä sovelluksia on kehitetty hiukkaskiihdytinlaboratorioissa, kuten huipputehokkaat magneetit, magneettisten värähtelyn hyödyntäminen, joita käytetään kuvantamisessa pet-laitteissa.

– Myös syövän sädehoidossa käytetty tekniikka perustuu CERNin tutkimuksiin, havainnollistaa pääjohtaja.

Yhä tehokkaampien magneettien kehittäminen on keskuksen tavoitteena. Niiden avulla hiukkasesten nopeutta voidaan entisestään kiihdyttää.

Fabiola Giannotti, CERNin pääjohtaja
Hiukkasfysiikan tutkimuskeskus CERNin pääjohtaja Fabiola Gianotti.Markku Sandell / Yle

Gianotti löytää nykyisille tieteen vähättelijöille helposti esimerkkejä perustutkimuksen merkityksestä. Hän muistuttaa viime vuosisadan alussa tehdyistä kahdesta matematiikan alan havainnosta.

– En tiedä montaakaan seikkaa, jotka ovat yhtä kaukana arkitodellisuudesta kuin kvanttimekaniikka ja yleinen suhteellisuusteoria, huomauttaa Fabiola Gianotti.

Kvanttifysiikka tuntuu vieraalta tavalliselle kadunkulkijalle, mutta ilman sitä taskussa kulkeva matkapuhelin olisi jäänyt toteutumatta.

Yleinen suhteellisuusteoria taas koskee paljon meitä suurempaa maailmaa, maailmankaikkeuden kehitystä.

CERN ja Suomi

Suomi on yksi 21:sta CERNin jäsenvaltiosta ja moni fyysikko ja tietokoneinsinööri on opiskellut ja työskennellyt laitoksessa. Vaikka CERNin päätehtävä on alkeishiukkasten tutkiminen ja tutkimusteknologian kehittäminen, koulutus on pääjohtaja Fabiola Gianottin mukaan myös yksi keskeisistä CERNin toimintatavoista.

Vuosittain 500 lukiolaista tutustuu muutaman päivän ajan Sveitsissä sijaitsevaan CERNiin ja sen tutkimukseen.

– CERNissä on lukuisia hankkeita, joissa koulutetaan lukiolaisia ja avataan heille tieteen merkitys ja hauskuus. Tiede on mahtavaa ja tieto ihmiskunnasta on hienointa, mihin kannattaa käyttää aikaansa, sanoo Fabiola Gianotti.

Hiukkaskiihdytin Cernissä.
Hiukkaskiihdytin Cernissä.Laurent Gollieron / EPA

Suomen osuus keskuksen rahoituksesta on noin 14 miljoonaa euroa vuodessa. Vastineena syntyy tutkimusyhteistyötä ja suomalainen teollisuus pääsee mukaan kehittämään maailman huipputeknologiaa.

Kun nykyistä hiukkaskiihdytintä kehitetään tehokkaammaksi, katseet kääntyvät taas kerran suomalaisen tutkimuslaitevalmistuksen suuntaan. CERNissä jo vuodesta 1989 työskennellyt suomalainen kehitysjohtaja Markus Nordberg uskoo yli 30 vuotta kestäneen teollisuusyhteistyön jatkuvan.

– Esimerkiksi puolijohdepuolella Helsinki Institute of Physics (siirryt toiseen palveluun) (Fysiikan tutkimuslaitos) on ollut aktiivinen partneri toimittamaan hyvin pieniä piirejä, jotka ovat hyvin tehokkaita ja pystyvät mittaamaan näitä alkeishiukkasten jättämiä jälkiä.

Meillä tieteelliset mittalaitteet tutkivat maailmankaikkeuden ensimmäisiä signaaleja, niin sieltä olohuoneeseen on aika pitkä matka, mutta kyllä se tiensä löytää.

Markus Nordberg, kehitysjohtaja CERN

Samojen mittalaitteiden hyödyntäminen onnistuu myös lääketieteellisessä kuvantamisessa.

– Kyllä niissä yhteyspintaa on, mutta saattaa olla pientä viivettä, koska meillä tieteelliset mittalaitteet tutkivat maailmankaikkeuden ensimmäisiä signaaleja niin sieltä olohuoneeseen on aika pitkä matka, mutta kyllä se tiensä löytää, naurahtaa Markus Nordberg.

Teknologian kehittämiseen halutaan mukaan myös uusia yrityksiä.

CERN ja tulevaisuus

Hiukkastutkimus tähtää yhä uusiin havaintoihin materian olemuksesta ja siihen liittyvistä voimista. Nykyinen hiukkaskiihdytin on käytössä vielä vuosia teknologian kohennusten jälkeen.

CERNissä kehitetään kuitenkin samalla tulevaisuuden hiukkaskiihdyttimiä ja tehomagneetteja. Tämän kehitystyöhön osallistuminen näkyy myös Suomessa.

– Pelkästään teollinen hyöty synnyttää efektin, joka vaikuttaa 3-5 vuotta ja tutkimuksien osalta pidempi, arvioi CERNin kehitysjohtaja Markus Nordberg.

Viikonlopun kokouksessa eurooppalaisille osallistujille esitellään suomalaista hiukkastutkimusta, teknologiaa ja uusia hankkeita, joten kokous on merkittävä tulevaisuuden kannalta.

20.5. Yleinen painovoima korjattu yleiseksi suhteellisuusteoriaksi ja poistettu world wide webin rinnastaminen internetiin.